Constraining contacts to remain fixed on an object during manipulation limits the potential workspace size, as motion is subject to the hand's kinematic topology. Finger gaiting is one way to alleviate such restraints. It allows contacts to be freely broken and remade so as to operate on different manipulation manifolds. This capability, however, has traditionally been difficult or impossible to practically realize. A finger gaiting system must simultaneously plan for and control forces on the object while maintaining stability during contact switching. This work alleviates the traditional requirement by taking advantage of system compliance, allowing the hand to more easily switch contacts while maintaining a stable grasp. Our method achieves complete SO(3) finger gaiting control of grasped objects against gravity by developing a manipulation planner that operates via orthogonal safe modes of a compliant, underactuated hand absent of tactile sensors or joint encoders. During manipulation, a low-latency 6D pose object tracker provides feedback via vision, allowing the planner to update its plan online so as to adaptively recover from trajectory deviations. The efficacy of this method is showcased by manipulating both convex and non-convex objects on a real robot. Its robustness is evaluated via perturbation rejection and long trajectory goals. To the best of the authors' knowledge, this is the first work that has autonomously achieved full SO(3) control of objects within-hand via finger gaiting and without a support surface, elucidating a valuable step towards realizing true robot in-hand manipulation capabilities.


翻译:操纵期间, 固定在对象上的连接会限制工作空间的潜在大小, 因为运动会受手动运动运动的感官地形的制约。 手指动作是减轻这种约束的一种方法。 它允许接触自由断裂和重新制作, 以便在不同操纵的多管上操作。 但是, 这种能力传统上很难或不可能实际实现。 手指动作系统必须同时计划和控制物体上的力量, 同时在接触转换过程中保持稳定。 这项工作通过利用系统合规性, 使手更容易转换接触, 并保持稳定的掌握, 从而缓解传统需求。 我们的方法通过开发一个操作操作器, 通过一个兼容的或远管安全模式操作, 从而能够自由操作和重新制作接触。 操作器操作系统必须同时计划和控制物体上的力量, 同时在接触转换时保持稳定。 这项工作通过利用系统合规性, 使手更方便地转换联系人更方便地转换联系人, 同时保持稳定的掌握触控能力。 我们的方法的功效是通过操纵精巧的S(3) 手指操作能力, 通过不固定和不动动的操作式的操作方式, 直径的直径不动地, 直径地分析一个最精确的物体, 。

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